不同脱水程度的脱硫石膏对水泥性能影响的浅讨
时间：2021-01-09 12:03:00 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】本文通过小磨实验，探讨了脱硫石膏在不同脱水程度下对水泥性能的影响。试验结果证明，脱硫石膏无论以何种形态作为水泥缓凝剂使用，均不会引起水泥的急凝。但不同脱水程度的脱硫石膏对水泥的性能却有不同程度的影响。
【关键词】脱水程度;脱硫石膏;水泥性能
前言
脱硫石膏是火力发电厂在向大气排放烟气的过程中，用石灰石吸收烟气中的硫而形成的工业副产品，其主要成份为硫酸钙，它与天然石膏一样具有调节水泥凝结时间的作用。但是，由于脱硫方法的不同，形成的硫酸钙分别以（CaSO4·2H2O）和CaSO3·1/2H2O两种形式存在。如今，脱硫石膏完全代替天然石膏用作水泥缓凝剂在水泥行业已愈来愈广泛，效果十分理想。与天然石膏相比，脱硫石膏对水泥早期和后期强度均有不同程度提高，但水泥凝结时间有不同程度延长。不同产地脱硫石膏对水泥与外加剂相容性、保水性、流变性和干缩率等性能的影响均存在较大差异。本文旨在企业化验室条件下进行试验，研究探讨脱硫石膏不同的水化程度对水泥性能的影响。
1、原材料和试验方法
1.1原材料
脱硫石膏、炉渣、粉煤灰购自淮南电厂，熟料为淮南八公山水泥公司生产。各原材料的化学分析见表1。
1.2试验方法
1.2.1不同脱水程度的脱硫石膏的制备
将脱硫石膏在45℃的烘箱中烘干至恒重（即附着水分完全去除）。为避免石膏脱去结晶水，将烘干的脱硫石膏用研钵研细作为脱硫石膏原样，混合均匀保存于干燥器中备用。将烘干附着水并研细的脱硫石膏原样分别在不同温度的烘干箱中烘干一定时间，检验其脱水率，保存于干燥器中备用。不同温度下的脱硫石膏的脱水率见表2。
1.2.2试验水泥样的制备
将熟料、炉渣、石灰石经破碎机破碎粒径小于5mm的小颗粒，按P·O42.5及P·C32.5的配比但不添加石膏，用实验室小磨粉磨至比表面积（400±10）m2/kg，80μm筛余2.0%左右，混合均匀后备用。
将一定比例的不同脱水程度的脱硫石膏分别加入按P·O42.5及P·C32.5水泥配比的空白样品中，混合均匀作为试验样。试验水泥的配比见表3。
按照GB/T1345—2005测定水泥细度，按照GB/T8074—2008测定水泥比表面积，按照GB/T1346—2011测定水泥的标准稠度用水量、凝结时间和安定性，GB/T17671—1999测定胶砂试块强度，按照GB/T2419—2005测定胶砂流动度。
2、结果分析与探讨
2.1不同脱水程度的脱硫石膏对水泥性能的影响
不同脱水程度的脱硫石膏对水泥性能的影响见表4。
以往试验证明，一般情况下，脱硫石膏处于80℃的储存温度下即可缓慢脱水。从表2可知，脱硫石膏在80℃下脱水速率较慢，90℃时脱水速率逐渐提升，到95℃时脱水速率大幅增加并开始失去大量结晶水。而很多企业生产的水泥在库中的存储温度往往高于100℃，这将引起脱硫石膏在存储过程中脱水，进而可能有损水泥的性能。为此应引起重视。
表3水泥水泥配比中选用了在140℃和160℃下烘干8min的脱硫石膏，这是因为对本公司Φ4.2m×13m的开路磨机，从磨头喂料到磨尾出料需用时7min～8min；正常生产时，夏季水泥磨内气温可高达160℃，冬季磨内气温可高达140℃左右，因此试验选用了此两种温度下烘干8min的脱硫石膏。
从表4可以看出，对于P·O42.5水泥而言，在本试验选定的水泥配比中，脱硫石膏脱水率在34.9%时水泥胶砂流动度最佳，标准稠度用水量最小，凝结时间最长，有利于水泥性能的改善。当脱水率在71.2%时，水泥强度最高但胶砂流动度却明显降低。当完全脱水成硬石膏时，水泥胶砂流动性能严重变差，标准稠度用水量大幅增加，而凝结时间最短。需要说明的是：在本试验条件下，无论脱硫石膏是完全以二水石膏的形态存在，还是以以硬石膏的形态存在，均没有使水泥产生急凝。对于P·C32.5水泥，其与P·O42.5的规律几乎是一致的，只是当脱水率为71.2%时所对应的水泥强度和流动度都是最佳的。另外，不同脱水程度的脱硫石膏对P·C32.5水泥性能的影响要小于P·O42.5水泥的影响，这可能与配比中熟料含量的不同有关。
2.2机理分析
试验中不同脱水程度的脱硫石膏对水泥的性能影响较大，这可以解释为，由于脱硫石膏存在的形态不同，使得可溶性的石膏成分数量不同，与熟料中C3A的数量形成不同的匹配关系而造成的。据有关文献记载，三种不同形态的石膏溶解速率为：半水石膏＞二水石膏＞硬石膏。当完全脱水为硬石膏或硬石膏含量较高时，其在水中的溶解速率明显变慢，溶解的C3A相对过剩，从而使得水泥的标准稠度用水量增多，并且凝结时间变短，胶砂流动变差。
当脱硫石膏脱水至一定程度时对水泥强度的贡献最大。因为此时脱硫石膏中同时含有二水石膏、半水石膏及少量的硬石膏，在水化过程中可持续稳定地提供SO42-，能使生成的钙矾石不至于因液相中SO42-浓度的下降，而转变成单硫型水化硫铝酸钙，从而影响水泥的强度。
3、结论
1.当水泥存储温度＞90℃时，脱硫石膏的脱水逐渐变快，当存储温度＞95℃时脱水严重，可能会有损水泥性能。因此水泥企业应采取有效措施，尽量降低出磨水泥温度；
2.不同品种的水泥所对应的脱硫石膏的最佳脱水率不同，但对水泥性能所呈现的影响规律是一致的；
3.在本试验条件下，脱硫石膏无论以何种形态存在，均没有造成水泥的急凝。但是不同的存在形态可造成水泥性能的变化；
需要说明得是：在实际情况下，由于脱硫石膏的脱水可能造成水泥熟料中C3A的预水化，使得C3A与石膏的配比失衡，使石膏含量相对过高而有可能造成水泥的假凝现象。这还需要各企业根据自身实际情况进一步摸索。
参考文献[1]崔素萍,顾雪慈等.石膏种类对硅酸盐水泥性能的影响[J].水泥技术,2005(2):29—32.[2]成希弼.水泥中所用石膏种类与其溶解速率的关系[J].硅酸盐学报,1987,15(2):179
